专利名称：一种基于立方体的体育运动赛事信息可视化方法
技术领域：
本发明涉及信息可视化、计算机图形学和虚拟现实领域，是一种基于立方体的体育运动赛事信息可视化方法，具体地说是体育赛事信息中多维层次数据的信息可视化方法。
背景技术：
信息可视化是一个跨学科领域，旨在研究抽象数据集的视觉呈现，如非结构化文本或者高维空间当中的点(这些点并不具有固有的二维或三维几何结构)，以及利用图形图像等技术与方法，帮助人们理解和分析数据。层次关系是抽象数据集中普遍存在的一种关系，在不同的应用场景中均有体现。具有层次关系的数据称为层次数据。层次数据的数据模型一般表示为基于父子关系的类树形结构，在这种结构中每个父亲节点可以拥有多个儿子节点，每个儿子节点仅能拥有一个父亲节点。
体育运动赛事信息，例如赛事赛程、奖牌信息等，大部分属于多维层次数据，其层次关系不固定且较复杂，甚至具有抽象图结构。目前，这些信息通常是以文本、表格的形式在网站上展示出来。矩形式树状结构图是一种常用的信息可视化方法，能够将展示区域分割为可嵌套的矩形，可视化层次结构数据。其中层次数据树形结构中的每一个节点被可视化为一个矩形，儿子节点所对应的矩形嵌套于父亲节点所对应的矩形中，叶子节点所对应的矩形大小与叶子节点的数值大小成正比。矩形式树状结构图可以应用于同层次数据的直观比较、相邻层次包含关系的展示。虽然矩形式树状结构图在层次数据的可视化方面具有卓越的性能，但其可视化结果占据了大量的空间，而且用户难以观察到一个特定的节点或者全局的层次结构，也不易在可视化结果中动态改变可视化数据的层次结构，尤其在可视化体育运动赛事信息这种多维层次数据时，存在一定的局限性。
目前，许多科研工作者致力于矩形式树状结构图的应用与改进研究。美国微软研究院的马克史密斯等研究人员于2002年利用矩形式树状结构图可视化了股票市场数据、 图像浏览应用数据、用户网络行为以及社会书签网站中的热门主题等。荷兰埃因霍温科技大学的Wi jk等人在信息可视化大会上提出了填充矩形式树状结构图，在原始矩形式树状结构图中的矩形上添加了阴影效果，克服了在可视化组织结构图数据时不同节点的大小难以比较的问题。填充矩形式树状结构图在无需附加元素的情况能够有效利用展示空间，但其可视化结果难以得到有效的解释。2006年英国拉夫堡大学和美国斯坦福大学的相关研究人员在信息可视化大会上提出了一种嵌套的矩形式树状结构图，以可视化企业存储数据， 该方法在节点之间综合利用可变线宽、矩形填充、标注信息等来表现层次关系，虽然不同层次的标注信息被赋予了不同的颜色和位置，但其仍然难以在同一层次上表示标注信息。华盛顿大学的研究人员于2008年在美国计算机学会图形学大会上提出了一种级联的矩形式树状结构图，德国罗斯托克大学的Jurgensmarm等人于2010年在信息可视化大会给出了一种矩形式树状结构图的扩展。但上述研究工作均未解决体育运动赛事中多维数据的可视化问题。
另一方面，在体育运动赛事信息的展示方面也具有一些相关的新颖性工作。美国麻省理工学院和国际商业机器公司研究院的相关人员于2008年利用其ManyEyes可视化平台展示了一种体育运动赛事信息的可视化方法。该可视化方法提供多种视图，但每种视图所展示的信息是相似的，并且其层次结构的组成较单一，仅仅可视化了体育运动赛事信息中的部分层次结构。美国纽约时报网站于2008年给出了一种基于日历的体育运动赛事信息展示系统，该系统仅仅能够展示体育运动赛事中的赛程和奖牌数据，其他数据仍以文本或者表格的形式给出，而且该系统只能从时间维度给出可视化结果，其他层次信息较缺乏。
因此，由于体育运动赛事信息大部分是多维数据，具有较强的层次特点，但其层次关系不固定且较复杂(甚至具有抽象图结构)，难以利用现有的矩形式树状结构图可视化该类多维数据。发明内容
本发明的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种适合体育运动赛事信息展示的信息可视化方法，能够实现多维数据层次关系的可视化。
本发明采用的技术方案是一种基于立方体的体育运动赛事信息可视化方法，实现步骤如下
本发明包括数据采集、数据格式转换、可视化三个组成部分。在数据采集部分，分析并采集体育运动的赛事数据，把体育运动赛事数据划分为八个类别，利用相关性描述和连接不同类别的体育运动赛事数据，利用层次表示体育运动赛事中的一类信息类别，利用类别之间的相关性表示层次与层次之间的关系，建立赛事数据的多维层次结构；在数据格式转换部分，根据用户请求将采集到的体育运动赛事多维层次数据实例转化为图模型可扩展标记语言格式；在可视化部分，定义体育运动赛事信息可视化的立方体布局，在可视化区域构建一个立方体，用户为该立方体的每一个维度指定一个层次，建立体育运动赛事数据层次与立方体维度之间的映射关系，利用矩形式树状结构图生成算法和标签云算法，在层次映射规则的约束下，为立方体的每个面生成相应的矩形式树状结构图，生成立方体视图； 提供缩放、返回、旋转、展开、合并等交互操作，通过展开和合并两个交互操作，可分别为用户生成平铺视图和矩形视图，每种交互操作所导致的视图转换，均利用动画方式实现平滑过渡；
从信息可视化的布局出发，定义并设计一种基于矩形式树状结构图的体育运动赛事信息可视化立方体布局。该立方体布局是一个由六个不同的矩形式树状结构图组成的三维六面体。立方体布局具有三个维度。把立方体的维度映射为体育运动赛事数据中的层次。 把立方体的面映射为可视化层次关系的矩形式树状结构图，每个立方体面上的层次关系是根据映射规则给出的。映射规则是一种具体化的立方体维度与面之间的关系，映射规则所遵循的策略包括对于立方体维度轴所构成的立方体面上所映射的层次关系是通过右手法则确定的；立方体中相对的面，所映射的层次关系是相反的。
基于上述定义和设计的体育运动赛事信息可视化立方体布局，首先，在可视化区域构建并绘制一个立方体，显式地标识出立方体的三个轴；然后，根据体育运动赛事数据的层次划分，用户分别为立方体的三个轴选择层次；最后，根据映射规则和用户的交互性选择，为立方体的每个面建立数据层次映射关系。
在映射规则的约束和映射关系的指导下，利用矩形式树状结构图生成算法和标签云算法，为立方体的每个面生成相应的矩形式树状结构图，生成立方体视图，主要包含下述步骤首先，根据映射关系，生成并表示立方体面上的层次数据；然后，根据每个面上的体育运动赛事层次数据，利用平行线将对应的立方体面划分为较小的矩形区域，利用标签在矩形中显示文本，生成每个面上的矩形式树状结构图。矩形面积由叶子节点的节点值确定， 矩形颜色由父亲节点的节点值确定，标签文本的字体大小由矩形面积和节点值共同决定； 最后，根据用户的视角，利用三维可视化技术，将六个面的矩形式树状结构图绘制到立方体的相应面上，生成立方体视图。
在立方体视图上，根据用户的旋转交互请求，在三维可视化区域中旋转立方体视图，浏览立方体视图不同面上的矩形式树状结构图，展示相应层次的体育运动赛事数据的可视化结果。在立方体视图上，根据用户的展开交互请求，结合立方体的特性，将三维可视化区域中的立方体视图，平铺到二维平面上，同时展示六个立方体面上的矩形式树状结构图，生成平铺视图。
在平铺视图上，根据用户的合并交互请求，合并用户指定的两个立方体面上的矩形式树状结构图，形成一个包含更多信息量的矩形式树状结构图，即生成矩形视图。合并操作能够实现两个矩形式树状结构图中层次信息的比较。此外，当用户仅指定一个立方体面执行合并操作时，该合并操作是允许执行的，此时，合并操作就演化为展示该立方体面上的矩形式树状结构图的过程，即生成矩形视图就是立方体面上的一个矩形式树状结构图。
在矩形视图上，用户双击一个矩形区域，利用渐进式平滑过渡技术，通过动画让每一个矩形从开始位置到最终位置缓慢地移动，达到了平滑过渡的目的，展示该矩形区域的详细信息。
本发明与现有的技术相比的有益效果为
(1)本发明从可视化布局和用户体验两方面出发，扩展了传统的矩形式树状结构图可视化方法，能够可视化体育运动赛事等多维数据的层次关系。
(2)本发明的可视化方法能够跨层次可视化体育运动赛事数据，能够在无需重新组织原始数据及其层次关系的情况下，展示更多的层次关系。
(3)本发明的立方体布局及其所提供旋转、展开、合并等操作，充分并合理地利用了可视化空间，实现了不同层次划分的可视化结果切换，向用户展示了更丰富的体育运动赛事信息，并能够便于定制自身所需要的层次可视化信息、比较体育运动赛事信息。
图1是本发明的总体结构图2是本发明中体育运动赛事数据的多维层次结构示意图3是本发明的立方体布局示意图4是本发明立方体布局中立方体面所对应的层次数据示意图5是本发明立方可视化中的交互操作示意图6是本发明立方可视化中展开操作示意图7是本发明立方可视化中合并操作示意图。
具体实施方式
图1所示，本发明采用浏览器/服务器模式，主要包括数据采集、数据格式转换、可视化三个组成部分。服务器端包括数据采集和数据格式转换两个部分，通过Tomcat响应浏览器客户端的用户请求，通过对体育运动赛事数据集的访问为浏览器客户端提供数据支持。浏览器客户端完成可视化部分的相关工作，利用Java Applet技术对数据进行可视化。 浏览器客户端和服务器端的数据交换采用图模型可扩展标记语言。
数据采集部分主要是分析并采集体育运动的赛事数据，利用层次表示体育运动赛事中的一类信息，建立赛事数据的多维层次结构。通过分析把体育运动赛事数据划分为赛程、项目、国家、奖牌、时间、运动员/运动队、赛场、新闻八个类别。利用相关性描述和连接不同类别的体育运动赛事数据，其中赛程类别的数据与项目、时间、赛场、运动员/运动队等类别的数据具有较强的相关性，项目类别的数据与赛程、国家、奖牌、新闻等类别的数据具有较强的相关性，国家类别的数据与项目、奖牌、新闻等类别的数据具有较强的相关性， 奖牌类别的数据与项目、国家、运动员/运动队、新闻等类别的数据具有较强的相关性。利用层次表示体育运动赛事数据中的类别，利用类别之间的相关性表示层次与层次之间的关系，参阅图2本发明中体育运动赛事数据的多维层次结构示意图。
根据这种对体育运动赛事数据的层次划分，设计体育运动赛事数据集的存储形式。根据所选取数据来源的特点，把数据来源中的WEB页面解析为HTML标签，利用Nutch 等网络爬虫从数据来源中采集原始数据，存储到体育运动赛事数据集中，建立体育运动赛事数据的多维层次结构。
数据格式转换部分的主要功能是根据用户请求将采集到的体育运动赛事多维层次数据实例转化为图模型可扩展标记语言格式，供可视化部分调用。定义图模型可扩展标记语言为一种可扩展标记语言，将体育运动赛事数据实例之间的多维层次及其关系表示为无向图，体育运动赛事数据的层次实例表示为节点，层次实例与层次实例之间的关系表示为节点与节点之间的无向边。其中利用<key>关键词定义体育运动赛事数据的描述属性， 包括节点名称(文本形式)、节点值(数值形式)等；利用<node>关键词定义节点，即体育运动赛事数据的层次实例，每个节点具有唯一标识属性，节点的数据属性利用<data>关键词描述，并参考<key>关键词；利用<edge>关键词定义边，即层次实例与层次实例之间的关系，每条边具有唯一标识、起始节点标识、目标节点标识三个属性；定义一个虚拟节点作为多维层次的最顶层节点。
数据格式转换是一个可扩展标记语言分析与生成器，将数据集中的体育运动赛事数据解析为树形结构，利用可扩展标记语言生成技术创建图模型可扩展标记语言。
可视化部分是本发明的核心部分，主要是利用可视化方法，把以图模型可扩展标记语言形式描述的多维层次体育运动赛事数据展示出来，主要包括定义体育运动赛事信息可视化的立方体布局；在可视化区域构建一个立方体，用户为该立方体的每一个维度指定一个层次，建立数据层次与立方体维度之间的映射关系；利用矩形式树状结构图生成算法和标签云算法，在层次映射规则的约束下，为立方体的每个面生成相应的矩形式树状结构图，生成立方体视图；根据用户的旋转交互请求，在三维可视化区域中旋转立方体视图， 浏览立方体视图不同面上的矩形式树状结构图，展示相应层次的体育运动赛事数据的可视化结果；根据用户的展开交互请求，结合立方体的特性，将三维可视化区域中的立方体视图，平铺到二维平面上，同时展示六个立方体面上的矩形式树状结构图，生成平铺视图；在平铺视图上，合并用户指定的两个立方体面上的矩形式树状结构图，展示一个包含更多信息量的矩形式树状结构图，生成矩形视图。
本发明从信息可视化的布局出发，定义并设计了一种基于矩形式树状结构图的体育运动赛事信息可视化立方体布局。如图3所示，该立方体布局是一个由六个不同的矩形式树状结构图组成的三维六面体。立方体布局具有三个维度，按照右手法则，分别是X，Y， Z，因此立方体所处于的坐标系是一个右手坐标系。把立方体的维度映射为体育运动赛事数据中的层次，即立方体的每一个维度表示的是体育运动赛事数据中的一类信息，用X，1， ζ分别表示立方体维度x，Y，z所映射的层次信息。把立方体的面映射为可视化层次关系的矩形式树状结构图，每个立方体面上的层次关系是根据映射规则给出的。利用两个层次的偏序表示层次之间的关系，即〈X，y>表示层次X为父层次、层次y为子层次的层次关系，而 <y，χ>表示层次y为父节点、层次χ为子节点的层次关系。同理<χ，ι, z>则表示χ为父层次、层次y为子层次、层次ζ为孙子层次的层次关系。
映射规则是一种具体化的立方体维度与面之间的关系，映射规则所遵循的策略包括对于立方体维度轴所构成的立方体面上所映射的层次关系是通过右手法则确定的；立方体中相对的面，所映射的层次关系是相反的。因此，如图3所示，面00' a' a所映射的层次关系为<x，y>，而与面00' a' a相对的面cc' b' b所映射的层次关系为<y，x>，面 OO‘ c' c、aa' b' b、oabc、o' a' b' c‘所映射的层次关系分别为 <y，z>、<z，y>、<z，X>、<X, Z>o
基于上述定义和设计的体育运动赛事信息可视化立方体布局，在可视化区域构建一个立方体，用户为该立方体的每一个维度指定一个层次，建立数据层次与立方体维度之间的映射关系。首先，在可视化区域构建并绘制一个立方体，按照右手坐标系的标准，显式地标识出立方体的三个轴X，Y，Z0
然后，根据体育运动赛事数据的层次划分，即赛程、项目、国家、奖牌、时间、运动员 /运动队、赛场、新闻八个层次(类别)，用户分别为立方体的三个轴χ，γ，ζ选择层次，其中， 立方体的一个维度轴对应到体育运动赛事数据中的一个或者零个类别，用户所选择的层次不允许重复(空类别除外)，不能同时将一个类别指定给两个维度轴，用户可以随时更改自己的选择。
最后，根据映射规则和用户的交互性选择，为立方体的每个面建立数据层次映射关系。根据映射规则，立方体三个维度轴控制着六个面上的映射关系，而且映射关系的建立过程是动态性的，初始时当用户为X轴选定一个层次后，则立方体的前、后、上、下四个面上的映射关系(每个面上的映射关系都会与一个空关系关联)会及时建立，并展示给用户，接着当用户为Y轴选定一个层次后，则前、后两个面上的映射关系会及时更新为两个层次的关系，并展示给用户。
在映射规则的约束和映射关系的指导下，利用矩形式树状结构图生成算法和标签云算法，为立方体的每个面生成相应的矩形式树状结构图，生成立方体视图。首先，根据映射关系，生成并表示立方体面上的层次数据。立方体布局的每个面上的层次及其实例关系都由与之相关的两个维度轴决定。当X轴与体育运动赛事数据中的第η层节点数据绑定， Y轴与第n+i层节点数据绑定，则面00' a' a上的矩形式树状结构图就反映了第η层与第n+i层节点数据之间的关系，即实现跨层数据关系的可视化。而且由于立方体的特性，立方体布局还能自动反映逆关系，即面cc’ b’ b上的矩形式树状结构图就反映了第n+i层与第η层节点数据之间的关系。设面00' a' a所映射的层次关系为<x，y>，其中χ= [Xl， X2,... , Xn]表示层次X所对应的层次实例数据，y = [yi，y2，...，ym]表示层次y所对应的层次实例数据。参阅图4本发明立方体布局中立方体面所对应的层次数据示意图，最高层的节点为一个固定的虚拟节点，第二层节点为χ，叶子节点为1。
然后，根据每个面上的体育运动赛事层次数据，采用矩形式树状结构图生成算法和标签云算法，生成每个面上的矩形式树状结构图。利用切片切块算法，利用平行线将对应的立方体面划分为较小的矩形区域，其中较大矩形对应父亲节点(例如X)，较小矩形对应儿子节点(例如y)。较小矩形的面积由叶子节点(例如y)的节点值确定，较大矩形的面积由其所包含的较小矩形面积累加确定。利用预先定义的颜色集合为矩形式树状结构图中的每个矩形着色，利用层次数据中的第二层节点(例如χ)，为较大的矩形区域选择一个颜色系，节点值越大则所选择的颜色系越深，较大矩形区域所包含的较小矩形的颜色从较大矩形所对应的颜色系中选择，较小矩形的节点值越大则所选择的颜色越深。利用标签云算法，在矩形内部可视化节点的文本属性(一般是节点名称)，标签文本的字体大小由该节点所对应矩形的面积、该节点的节点值两个因素共同控制。
最后，利用三维可视化技术，根据用户的视角，结合透视技术，将六个面的矩形式树状结构图绘制到立方体的相应面上，生成立方体视图。立方体视图能够跨层次可视化体育运动赛事数据，能够在无需重新组织原始数据及其层次关系的情况下，展示更多的层次关系。
在上述基础之上，本发明从用户体验出发，为立方体布局提供了旋转、展开、合并等交互操作。以立方体视图为起点，通过展开和合并两个交互操作，可分别为用户生成平铺视图和矩形视图。参阅图5本发明立方可视化中的交互操作示意图，立方体视图上的旋转和缩放操作的结果仍然是立方体视图，立方体视图上的展开操作可以生成平铺视图，平铺视图上的返回操作将生成立方体视图，平铺视图上的缩放和中心点转移操作结果仍然是平铺视图，平铺视图上的合并操作结果是矩形视图，矩形视图上的返回操作结果是平铺视图或者立方体视图，矩形视图上的缩放操作结果仍然是矩形视图。每种交互操作所导致的视图转换，均利用动画方式实现平滑过渡。
缩放和返回操作是立方体视图、平铺视图和矩形视图上的两个通用操作。缩放操作的主要功能是放大或者缩小视图，通过鼠标的滚轮操作实现，其中鼠标滚轮每向上或者向下滚动一次，相应的视图放大或者缩小10%，放大的上限为800%，缩小的下限为10%。 返回操作主要是通过堆栈的方式实现，利用堆栈记录浏览和查看过的视图信息，堆栈的最大深度为2层，执行返回操作时，视图界面将返回到栈顶存储的视图上。
在立方体视图上，根据用户的旋转交互请求，在三维可视化区域中旋转立方体视图，浏览立方体视图不同面上的矩形式树状结构图，展示相应层次的体育运动赛事数据的可视化结果。旋转操作通过捕获鼠标的移动轨迹来实现。旋转操作不影响立方体的三个维度轴的位置和方向，即三个维度轴将会跟随立方体一起发生旋转。当用户需要浏览立方体某一个面上的矩形式树状结构图时，可以通过旋转操作将该面旋转到屏幕正面，也可以通过浏览操作将该面上矩形式树状结构图，单独可视化出来，形成矩形视图。
在立方体视图上，根据用户的展开交互请求，结合立方体的特性，将三维可视化区域中的立方体视图，平铺到二维平面上，同时展示六个立方体面上的矩形式树状结构图，生成平铺视图。参阅图6本发明立方可视化中展开操作示意图，立方体视图的展开具有11种方式，每一种展开方式提供了比较相邻矩形式树状结构图的一种显示方式，因此在平铺视图上可以查看或比较立方体相邻面(或多个面)上的矩形式树状结构图而获取更多信息。 展开操作需要用户首先指定一个中心面(如图6中的面1)，这种指定意味着用户希望将该中心面与其他面做比较，然后将中心面展开到二维平面的中心，中心面在立方体上的相邻面则按照规则围绕在中心面的四周。在平铺视图上，用户可以利用中心点旋转操作将任何一个面(如图6中的面2)变换到中心面的位置，并且面与面之间在立方体上的邻接关系保持不变。展开过程是可逆的，平铺视图可以直接恢复返回到立方体视图，并且立方体视图的视角是保持中心面位于屏幕正面。
在平铺视图上，根据用户的合并交互请求，合并用户指定的两个立方体面上的矩形式树状结构图，形成一个包含更多信息量的矩形式树状结构图，即生成矩形视图。合并操作能够实现两个矩形式树状结构图中层次信息的比较。根据立方体面与立方体维度轴的关系，并非立方体中任何两个面都能执行合并操作，合并是具有一定规则的。由于每个立方体面上的层次关系是利用偏序来表示的，不设所选定的两个面上分别为α和β，两个面上所映射的偏序分别为<Α，Β>和<C，D>，当且仅当B = C或者A = D时，面α和面β才能够执行合并操作。参阅图7本发明立方可视化中合并操作示意图，面2和面4的层次偏序分别为<y，z>和<z，x>，则面2和面4是具有可合并性的，合并后的偏序是<y，ζ, χ>,即除顶层虚拟节点外，y为第一层，ζ为第二层，χ为第三层。按照上述的可合并性判定，立方体上一共存在六种合并可能。此外，当用户仅指定一个立方体面执行合并操作时，该合并操作时允许执行的，此时，合并操作就演化为展示该立方体面上的矩形式树状结构图的过程，即生成矩形视图就是立方体面上的一个矩形式树状结构图。
在矩形视图上，当用户双击一个矩形区域时，可以展示该矩形区域的详细信息，例如是否包含子节点等。在此过程中，为了克服在交互操作过程中矩形布局变化不稳定的问题，本发明利用了渐进式平滑过渡算法，使得选中的矩形区域渐进式地扩大，非选中的矩形区域渐进式地减少，利用最小化整体布局变化的方法，使得渐进过程是平滑的，布局是稳定的。渐进式平滑过渡算法通过动画让每一个矩形从开始位置到最终位置缓慢平滑地移动， 首先，计算每个矩形从起始位置到终止位置的欧式距离；然后根据矩形的起始和终止位置， 寻找最优移动路径；最后按照确定的间隔，逐步移动矩形。
以上所述仅为本发明的一些基本说明，依据本发明的技术方案所做的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于立方体的体育运动赛事信息可视化方法，其特征在于实现步骤如下(1)在数据采集部分，分析并采集体育运动的赛事数据，把体育运动赛事数据划分为八个类别，利用相关性描述和连接不同类别的体育运动赛事数据，利用层次表示体育运动赛事中的类别，利用类别之间的相关性表示层次与层次之间的关系，建立赛事数据的多维层次结构；(2)在数据格式转换部分，根据用户请求将采集到的体育运动赛事多维层次数据实例转化为图模型可扩展标记语言格式；(3)在可视化部分，定义体育运动赛事信息可视化的立方体布局，在可视化区域构建一个立方体，用户为该立方体的每一个维度指定一个层次，建立体育运动赛事数据层次与立方体维度之间的映射关系，利用矩形式树状结构图生成算法和标签云算法，在层次映射规则的约束下，为立方体的每个面生成相应的矩形式树状结构图，生成立方体视图；(4)根据生成立方体视图，提供缩放、返回、旋转、展开、合并的交互操作，通过展开和合并两个交互操作，分别为用户生成平铺视图和矩形视图，每种交互操作所导致的视图转换， 均利用动画方式实现平滑过渡。
2.根据权利要求1所述的一种基于立方体的体育运动赛事信息可视化方法，其特征在于所述步骤(3)中立方体是从信息可视化的布局出发，定义并设计的一种基于矩形式树状结构图的体育运动赛事信息可视化立方体布局，所述该立方体布局是一个由六个不同的矩形式树状结构图组成的三维六面体，具有三个维度；把立方体的维度映射为体育运动赛事数据中的层次；把立方体的面映射为可视化层次关系的矩形式树状结构图，每个立方体面上的层次关系是根据映射规则给出的。
3.根据权利要求2所述的一种基于立方体的体育运动赛事信息可视化方法，其特征在于所述映射规则是一种具体化的立方体维度与面之间的关系，映射规则所遵循的策略包括对于立方体维度轴所构成的立方体面上所映射的层次关系是通过右手法则确定的；立方体中相对的面所映射的层次关系是相反的。
4.根据权利要求1所述的一种基于立方体的体育运动赛事信息可视化方法，其特征在于所述步骤(3)中映射关系构建包括在可视化区域构建并绘制一个立方体，显式地标识出立方体的三个轴；根据体育运动赛事数据的层次划分，用户分别为立方体的三个轴选择层次；根据映射规则和用户的交互性选择，为立方体的每个面建立数据层次映射关系。
5.根据权利要求1所述的一种基于立方体的体育运动赛事信息可视化方法，其特征在于所述步骤(3)中立方体视图生成是在映射规则的约束和映射关系的指导下，利用矩形式树状结构图生成算法和标签云算法，为立方体的每个面生成相应的矩形式树状结构图， 生成立方体视图的步骤为根据映射关系，生成并表示立方体面上的层次数据；根据每个面上的体育运动赛事层次数据，利用平行线将对应的立方体面划分为较小的矩形区域，利用标签在矩形中显示文本，生成每个面上的矩形式树状结构图；矩形面积由叶子节点的节点值确定，矩形颜色由父亲节点的节点值确定，标签文本的字体大小由矩形面积和节点值共同决定；根据用户的视角，利用三维可视化技术，将六个面的矩形式树状结构图绘制到立方体的相应面上，生成立方体视图。
6.根据权利要求1所述的一种基于立方体的体育运动赛事信息可视化方法，其特征在于所述步骤(4)中的旋转交互请求是在三维可视化区域中旋转立方体视图，浏览立方体视图不同面上的矩形式树状结构图，展示相应层次的体育运动赛事数据的可视化结果。
7.根据权利要求1所述的一种基于立方体的体育运动赛事信息可视化方法，其特征在于所述步骤(4)中的展开交互请求是在立方体视图上，结合立方体的特性，将三维可视化区域中的立方体视图，平铺到二维平面上，同时展示六个立方体面上的矩形式树状结构图，生成平铺视图。
8.根据权利要求1所述一种基于立方体的体育运动赛事信息可视化方法，其特征在于所述步骤中的合并交互请求是在平铺视图上，合并用户指定的两个立方体面上的矩形式树状结构图，形成一个包含更多信息量的矩形式树状结构图，即生成矩形视图；当用户仅指定一个立方体面执行合并操作时，该合并操作是允许执行的，此时，合并操作演化为展示立方体面上的矩形式树状结构图的过程；在矩形视图上，用户双击一个矩形区域，利用渐进式平滑过渡技术，通过动画让每一个矩形从开始位置到最终位置缓慢地移动，达到了平滑过渡的目的，展示该矩形区域的详细信息。
全文摘要
一种基于立方体的体育运动赛事信息可视化方法建立赛事数据的多维层次结构；根据用户请求将采集到的体育运动赛事多维层次数据实例转化为图模型可扩展标记语言格式；定义体育运动赛事信息可视化的立方体布局；在可视化区域构建一个立方体，用户为该立方体的每一个维度指定一个层次，建立数据层次与立方体维度之间的映射关系；利用矩形式树状结构图生成算法和标签云算法，为立方体的每个面生成相应的矩形式树状结构图，生成立方体视图；提供缩放、返回、旋转、展开、合并交互操作，分别为用户生成平铺视图和矩形视图。本发明能够可视化多维数据的层次关系，可推广到教育培训、数字娱乐、体育研究、演练分析等领域。
文档编号G06T17/00GK102509350SQ20111030113
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者周彬, 杨昊林, 赵沁平, 陈小武, 马永焘 申请人:北京航空航天大学